OAN 10 JIER LYN, yn 'e fûle waarmte fan 'e simmer fan Kansas, in protte fan' e skealike kochia-ûnkrûd dy't Phillip Stahlman syn ûndersyksfjilden ynfalle soe gewoan net bewege as se bespuite waarden mei in mingsel fan twa breed brûkte herbiziden, glyfosaat en dicamba. Krekt in pear moanne earder, yn it koelere maitiidswaar, hie it herbizidgemik de lytse tinne blêden fan 'e ûnkrûd maklik oanstutsen om op te krollen en brún te wurden, wat it ferstjerren fan 'e plant oanjout.
No hie Stahlman it steile weed stutsen. Stahlman, doe in ûnkrûdwittenskipper oan 'e Kansas State University, hie dit probleem noch nea earder tsjinkaam mei herbiziden. Hy gie der earst fan út dat er de agraryske gemikaliën ferkeard oanbrocht hie. Mar jier nei jier barde itselde ding. Stahlman wist dat der wat wie. Hy hold it ûnkrûd yn syn fjilden goed yn de gaten. Hy konferearde ek mei pleatslike boeren dy't rapporteare dat se ferlykbere problemen hiene. "It ljocht kaam in skoft net oan oant it probleem hieltyd wer opkaam. It wie as in puzzel gearstelle”, seit Stahlman.
Uteinlik besleat Stahlman, dy't sûnt mei pensjoen is, dat it probleem wierskynlik temperatuer wie: Iets oer spuiten yn hege waarmte makke de herbiziden minder effektyf.
Stahlman is net allinnich yn it meitsjen fan dizze observaasje. Tsjintwurdich suggerearret mounting bewiis dat temperatueren fan sawat 90 graden Fahrenheit of boppe guon herbizid-resistinte ûnkrûd noch mear resistint meitsje kinne, en feroarsaakje dat oare ûnkrûd minder gefoelich is foar bepaalde gemikaliën.
Guon boeren sizze dat se witte dat hege temperatueren mei guon herbiziden kinne rommelje, sadat se besykje om spuiten yn 'e waarmte fan'e dei te foarkommen. "In goede regel is as it 85 oant 90 graden Fahrenheit is, gewoan net spuite," seit Curt Gottschalk, in pleatsmanager yn Hays, Kansas.
Net alle saakkundigen iens dat dit patroan, foar in grut part oantoand yn laboratoarium eksperiminten, foarmet in probleem foar boeren. En guon herbiziden lykje noch better te wurkjen by hege temperatueren. Mar as waarmte it ferset fan in protte ûnkrûd fersterket tsjin grutte herbiziden, kinne de gefolgen signifikant wêze. Net kontrolearre, kin ûnkrûd de rispingen en ynkommen ferneatigje - as boeren gjin poging diene om ûnkrûd te kontrolearjen, koene se sawat de helte fan alle mais- en soja-opbringsten yn 'e FS en Kanada útroegje, neffens de Weed Science Society of America, in non-profit maatskippij fan akademyske en yndustrywittenskippers. It ferlies kin boeren jierliks sawat $ 43 miljard kostje.
Boeren fjochtsje al tsjin epidemyen fan ûnkrûd dat genetysk ferset ûntwikkele hat tsjin meardere herbiziden, wêrûnder glyfosaat en dicamba. Stahlman en oare ûnkrûdûndersikers beweare dat temperatuer in oersjoen twadde faktor kin wêze dy't de ferdigening fan ûnkrûd tsjin herbiziden fersterket. Hoewol't de measte boeren no begripe dat temperatuer ynfloed hat op herbiziden, kin it foar it ûntrainde each krekt lykje op herbizidresistinsje, seit Stahlman.
Dizze ûndersikers binne ek bang dat it probleem yn 'e takomst slimmer kin wurde, om't klimaatferoaring temperatueren opheft en ekstreme waareveneminten, ynklusyf waarmtewellen, faker wurde.
"Wy witte al dat herbizidresistinsje it meast problematyske probleem is yn gemyske ûnkrûdbestriding," skreau Maor Matzrafi, in ûnkrûdwittenskipper by de nasjonale organisaasje foar lânbouûndersyk fan Israel, yn in e-post oan Undark. "Miskien is fermindere gefoelichheid troch klimaatferoaring de folgjende yn 'e rige."
BOEREN GEBRUK OM fertrouwe minder op herbiziden, ynstee kontrolearjen fan ûnkrûd mei moeibere metoaden lykas bewurking en hânmjittich ferwidering. Mar, begjin yn 'e midden fan' e jierren '1990, begon biotechnologybedriuwen genetysk modifisearre gewaaksen te debutearjen dy't resistint wiene foar gewoane, krêftige herbiziden. De nije sieden lieten boeren har fjilden frij spuite mei agrochemicals om ûnkrûd te deadzjen, wylst har GM-gewaaks bloeide. De technology makke de measte manuele weeding net nedich, en it gebrûk fan herbiziden gie wrâldwiid ta. Mar ûnkrûd evoluearre yn reaksje, en herbizid-resistinte farianten ûntstienen. Dat hat in nije striid opsmiten tusken boeren en ûnkrûd, wêrby't boeren hieltyd faker kombinaasjes fan gemikaliën, en ek ekstra doses, brûke om te besykjen om ûnkrûd ôf te slaan.
Nei Stahlman's ûnderfining mei kochia-ûnkrûd begon hy lykwols te ûndersykjen oft temperatuer de prestaasjes fan herbiziden mear beynfloedzje kin dan wiid erkend waard. (Stahlman, lykas in protte akademyske weedwittenskippers, hat yn it ferline ûndersyksfûns krigen fan agrochemyske bedriuwen.)
Om te ûntsiferjen hoe't waarmte ûnkrûd helpt om herbiziden te foarkommen, wurke Stahlman gear mei KSU-kollega's Mithila Jugulam, in ûnkrûdfysiolooch, en Junjun Ou, in ûndersyksassistint. It team groeide seedlings út kochia-populaasjes dy't ûntstien binne yn Kansas, yn keamers hâlden by temperatueren fariearjend fan 63.5 oant 90.5 graden Fahrenheit - fertsjintwurdiger fan 'e steat's maitiid en simmer oerdei waarmte. De temperatuer yn 'e keamers sakke elke 12 oeren om koelere nachten te mimikjen. Doe't de seedlings sawat 4 inch heech berikten, dosearren de ûndersikers guon mei glyfosaat en oaren mei dicamba. Mei wyklikse yntervallen ûndersocht it team it ûnkrûd op tekens fan blessueres. Nei ien moanne snijden se it ûnkrûd ôf en droech en weagen se.
It team fûn dat se by hege temperatueren mear as twa kear de hoemannichte glyfosaat en dicamba nedich wiene om ûnkrûd te kontrolearjen. Sy publisearre harren resultaten yn 2016.
Om te begripen wêrom't waarmte de gefoelichheid fermindere, folgen de ûndersikers de paden fan 'e herbiziden troch it ûnkrûd mei mild radioaktive ferzjes fan glyfosaat en dicamba. De eardere earder produsearre troch Monsanto, en de lêste produsearre troch BASF Corp. (BASF Corp. levere in ôfstudearre studint assistintskip oan Ou foar in oar projekt.)
It team fûn dat de blêden by hegere temperatueren minder glyfosaat opnaam. Se binne net wis wêrom, mar Jugulam tinkt dat de waarmte de kochia kin stimulearje om dikkere nagelriemen te ûntwikkeljen - in beskermjende laach op it blêdflak - dy't dan de ferdigening fan it ûnkrûd tsjin it herbizid stimulearje. It team ûntduts in oar proses by it wurk doe't it ûnkrûd dicamba tsjinkaam. De temperatuer hie gjin ynfloed op de hoemannichte dicamba dy't it ûnkrûd opnaam, mar it hindere de beweging fan 'e herbizid troch de plant, sadat minder har doel berikte - it weefsel dat ûntwikkelet oan' e tips fan nije shoots en blêden.
Yn in oare stúdzje, ferline jier publisearre, Jugulam rjochte har oandacht op it herbizid 2,4-D, ien fan 'e yngrediïnten fan agent oranje, in beruchte defoliant brûkt yn' e Fietnamoarloch. Tsjintwurdich is it ien fan 'e meast brûkte herbiziden. Jugulam testte hoe't temperatuer it fermogen fan 'e herbizid beynfloede om gewoane wetterhennep te kontrolearjen, in breedblêdûnkrûd fûn dat ynkrúst op Midwestern mais- en sojafjilden.
Yn 'e tests ûndersocht Jugulam wat gewoane wetterhennep dy't genetyske ferset hie ûntwikkele tsjin 2,4-D, en guon dy't net hienen. Se fûn dat it mear as trije kear safolle herbizid koste om it resistinte ûnkrûd ûnder waarme, droege omstannichheden te deadzjen as by kâldere temperatueren. Se fûn in ferlykber mar lytser effekt yn it gefoelige ûnkrûd.
Herbizid-resistinte wetterhemp oerlibbet bleatstelling oan 2,4-D troch it gemienskip fluch ôf te brekken yn net-giftige stoffen foardat it syn doelen kin berikke oan 'e tips fan woartels, stielen en blêden. As de temperatuer heech is, fûn Jugulam, brekt wetterhenn dy molekulen flugger ôf.
Jugulam konstatearre ek dat ûnder hege temperatueren guon herbizid-resistinte ûnkrûd lykje mear resistint te wurden en guon gefoelige ûnkrûd meie mear herbizid nedich wêze foar har kontrôle.
Net alle ûnkrûd en herbiziden reagearje op deselde temperatuer. Bygelyks, Jugulam hat ek fûn dat 2,4-D en glyfosaat wurkje better by hegere temperatueren tsjin gewoane en gigantyske ambrosia, twa oare ûnkrûd gewoan yn 'e fjilden fan 'e Amerikaanske boeren. Jugulam seit ek dat, sels yn gefallen dêr't waarmte herbiziden hinderet, de gefolgen meast beheind binne ta droege omstannichheden. Gebieten mei hege vochtigheid en delslach sjogge miskien net deselde effekten.
Mar guon saakkundigen sizze dat bewiis groeit yn in ferskaat oan soarten en agrochemicals dat temperatuer, en yn guon gefallen hege koalstofdiokside-nivo's, ynfloed op ûnkrûdkontrôle, teminsten yn it laboratoarium.
Yn tests publisearre yn 2016, Matzrafi fûn dat by hege temperatueren fjouwer ferskillende soarten fan gers ûnkrûd opstien tsjin diclofop-methyl, in yngrediïnt yn in herbizid produsearre troch Bayer, oanmerklik better as se diene by legere temperatueren. Matzrafi ek fûn dat hege temperatueren makke in oar herbizid, pinoxaden, minder by steat te beheinen de groei fan de invasive gers falsk brome. Boppedat bloeide it gers sels doe't it oant twa dagen nei de herbizidbehanneling fan kâldere omstannichheden nei in waarmere omjouwing oerstapt waard.(It ûndersyk waard foar in part finansierd troch ADAMA Agricultural Solutions, in agrochemysk bedriuw basearre yn Israel.)
"Us befiningen, en in protte oare stúdzjes sûnt de jierren '90, suggerearje dat miljeubetingsten nei tapassing ek de gefoelichheid foar herbiziden kinne beynfloedzje," ferklearre Matzrafi yn in e-post. Sels as boeren spuite by kâldere temperatueren, kin dat net genôch wêze om de effekten fan waarmte te foarkommen.Nettsjinsteande tanimmende doses diclofop-methyl, bloeit dit herbizid-gefoelige raaigras yn in waarmer klimaat. Op elke foto wurdt it herbizid yn gruttere hoemannichten tapast fan links nei rjochts. Op de fierste lofts plant wurdt gjin herbizid tapast. Op de linker foto wurdt it raaigras groeid ûnder legere temperatueren (50-61 graden Fahrenheit), wylst op de rjochter foto it raaigers groeid wurdt ûnder hegere temperatueren (82-93 graden Fahrenheit). Visual: Mei tank oan Maor Matzrafi
Dy omstannichheden, eangje saakkundigen, sille minder wurde ûnder klimaatferoaring. Al belibje in protte Amerikaanske steaten dy't wichtich binne foar lânbou, lykas oare grutte fiedselprodusearjende regio's rûn de wrâld, geregeld temperatueren fan 90 graden Fahrenheit yn groeiseizoenen. Guon ûndersikers sizze dat problemen mei waarmte en herbizidprestaasjes no nei foaren komme, foar in part fanwege faker ôfleverings fan ekstreme waarmte yn 'e ôfrûne pear desennia.
It is lykwols lestich om de effekten te pinjen dy't hjoed binne sjoen op resinte klimaatferoarings, skreau Lewis Ziska, in plantfysiolooch oan 'e Columbia University yn New York, yn in e-post oan Undark. Mar, opmerkend dat ûnkrûd "de grutste beheining foar itenproduksje" is, warskôget Ziska dat "se in formidabele útdaging sille wêze foar boeren yn in mear ekstreme omjouwing."
Yn it Midwesten kinne bygelyks de temperatueren oan 'e ein fan 'e ieu mei gemiddeld 8.5 graden Fahrenheit oprinne, mei langere en faker ekstreem waarmte, neffens federale oerheid projeksjes. En yn Súd-Aazje, ynklusyf Yndia - in wrâldwiid wichtige regio foar it produsearjen fan rys, peulen, nuten en katoen - it Intergovernmental Panel on Climate Change projekten dat trochsneed jierlikse temperatueren sille oprinne mei hast 6 graden Fahrenheit troch 2100.
Yn it earste eksperimint yn syn soarte, wêrfan de resultaten wiene ferline jier rapporteare, Matzrafi studearre de mienskiplike effekt fan waarmte en ferhege koalstofdiokside nivo's op twa ferskillende weed soarten en fûn dat de kombinaasje fersterket ûnkrûd 'herbizid ferdigeningswurken boppe dat troch beide faktor allinnich.
It is net dúdlik oft herbizidfabrikanten ree binne op de kommende útdagings fan in opwaarmjende planeet. In protte advisearje gjin optimale spuittemperatueren om effektiviteit te garandearjen yn 'e rjochtlinen dy't se oan boeren ferspriede.
Yn in skriftlike ferklearring seit Clark Ouzts, in wurdfierder fan Sygenta, de fabrikant fan pinoxaden, dat it bedriuw de potinsjele effekten fan klimaatferoaring op 'e aktiviteit fan 'e herbizid net hat bestudearre, mar dat "fjildûndersyk en kommersjele tapassingen net hawwe oantoand dat temperatuer in signifikante ynfloed op de aktiviteit fan Pinoxaden."
Charla Lord, in wurdfierder fan Bayer, skreau yn in ferklearring dat de herbiziden fan it bedriuw "wiidweidich hifke wurde om te foldwaan oan alle easken fan regulators" en "labeld sadat applikators witte hoe't se har oanfreegje foar optimale kontrôle en sukses." It bedriuw reagearre net op spesifike fragen oangeande de effektiviteit fan har produkten ûnder hege temperatueren, hoewol it bedriuw hat posted oer de útdagings fan spuiten op hege temperatueren op har webside. Corteva, dy't herbiziden makket mei 2,4-D, reagearre net op oanfragen foar kommentaar oer hoe hege temperatueren ynfloed hawwe op de prestaasjes fan it herbizid.
NET ELKENEN IS derfan oertsjûge dat dizze eksperimintele fynsten problemen foar boeren sprekke. Guon ûndersikers en ûnkrûdeksperts sizze dat laboratoariumomstannichheden radikaal ferskille fan it fjild, wêrtroch de resultaten minder relevant binne. "Ik tink net dat wy mei wissichheid kinne sizze dat dit ynfloed hat op 'e echte wrâldskaal," skreau Brad Hanson, in weedekspert oan 'e Universiteit fan Kalifornje, Davis, yn in e-post nei Undark. Hanson wurke mei Matzrafi oan it ferline jier publisearre ûndersyk.
Hanson, dy't wurket mei boeren yn Kalifornje as ûndersiker en útwreidingsspesjalist, skreau ek dat boeren typysk genôch herbizid brûke om alle lytse feroaringen yn ûnkrûdsensitiviteit te oerwinnen dy't troch waarmte feroarsake wurde.
Kassim Al-Khatib, in gewaaksfysiolooch oan 'e Universiteit fan Kalifornje, Davis, dy't ûndersocht hat hoe't herbiziden prestearje ûnder waarmte en fochtigens, skreau yn in e-post oan Undark dat de stúdzjes wurde útfierd ûnder soarchfâldich kontroleare laboratoariumbetingsten dy't boeren noait yn har sille fine. fjilden. "Wat bart ûnder kontroleare omstannichheden stipet net oer it algemien wat bart yn fjildomstannichheden," skreau hy.
Al-Khatib hat yn syn eigen ûndersyk it effekt bestudearre fan temperatuer en fochtigens op in lyts tal herbizidesoarten en ûnkrûdsoarten. Yn 'e gefallen dy't er studearre hat, seit er, ferbettert de effektiviteit fan herbiziden oer it algemien by hegere temperatuer en fochtigens, útsein as temperatueren boppe 100 graden Fahrenheit binne. Matzrafi en Jugulam iens dat it laboratoarium de mear komplekse pleatsomjouwing net reflektearret.
"Mar ik tink net dat it it belang fan 'e resultaten ferminderet," skreau Matzrafi. Hy, Stahlman en oaren sizze dat se it effekt op it fjild sels sjoen hawwe. "Ik tink dat wy wat sjogge. De kommende 10 jier tink ik dat wy mear sille sjen. It sil in grut probleem wurde, ”seit Chuck Otte, in K-State Research and Extension-agint yn Geary County, Kansas, dy't benammen wurket mei boeren.
De ûndersyksresultaten besykje nijs foar boeren dy't op herbiziden fertrouwe om hieltyd mear bewapene ûnkrûd op 'e baai te hâlden. Foar no stribje guon boeren om guon fan 'e effekten fan waarmte te foarkommen troch herbiziden te spuiten yn koelere perioaden fan' e dei. Yn it hert fan 'e simmer seit Carie Moore dat se soms foar moarn wekker wurdt om har pleats fan 650 acre yn Noard-Dakota te spuiten foardat de waarmte te heech klimt, soms boppe 100 graden Fahrenheit. Mar as de wrâld waarmet, sille boeren te krijen hawwe mei smellere ruten wêrby't temperatueren koel genôch binne om te spuiten, seit Ziska. En it ûndersyk fan Matzrafi suggerearret dat spuiten yn kâldere perioaden net garandearret dat herbizid-effektiviteit net wurdt beynfloede troch waarmtebarsten dy't letter op 'e dei of sels de folgjende dei komme.
En soms kinne boeren it net foarkomme om herbiziden yn 'e waarmte te spuiten, benammen op enoarme pleatsen mei ferskate tûzen acres.
Otte seit dat skeptisy miskien net beseffe dat harren herbiciden net wurkje, om't waarmte it ûnkrûd in helpende hân hat. Se kinne earst oannimme dat in array fan oare mienskiplike faktoaren de skuld binne, lykas herbizidresistinsje, gebrek oan delslach, of te min herbizid. "D'r binne safolle ferrassende faktoaren dat it lestich is om it allegear út te sortearjen," seit er.
Op 'e lange termyn sille boeren har ôfhinklikens fan herbiziden moatte ferminderje en ynstee oare techniken brûke dy't hjoeddedei faker brûkt wurde yn biologyske lânbou om ûnkrûd op 'e baai te hâlden, sizze in protte saakkundigen. Bygelyks, it planten fan dekkingsgewaaksen lykas maitiidshaver of karmozijnrode klaver helpt te stopjen dat ûnkrûd woartels wurdt yn bleate grûn en it groeien fan in ferskaat oan gewaaksen yn rotaasje kin ûnkrûd mei ferkearde foet helpe om populaasjes te ûnderdrukken. Moore giet al yn dizze rjochting. Se roteart sojabeanen mei weet, gerst en in pear oare gewaaksen en plant in ferskaat oan ekstra dekgewaaksen ynklusyf rogge en earte.
Se bewurket ek sa no en dan de boaiem om de groei fan ûnkrûd te helpen. "Hoe minder we hoege te spuiten gemikaliën, hoe better," seit se. Mei in pear nije gemikaliën oanbean, sille boeren foarsichtiger moatte omgean mei de herbiziden dy't se no hawwe om te soargjen dat se yn 'e takomst wurkje. Fabrikanten moatte boeren better advys jaan oer wannear en hoe't se herbiziden brûke, sa foeget Matzrafi oan.
“Boeren kinne net mear samar spuite en bidde”, seit Otte.